摇臂零件的工艺分析及夹具设计

目录

1绪论 (1)

2零件工艺性分析 (2)

2.1零件的总体结构分析 (2)

2.2零件的形状以及尺寸分析 (2)

2.3零件技术条件分析 (3)

2.3.1表面精度 (3)

2.3.2表面间的位置精度 (3)

2.4零件图尺寸标注分析以及基准的确定 (3)

2.4.1选择定位基准的原则 (3)

2.4.2摇臂定位基准的选择 (3)

2.5零件的工艺性分析 (4)

3加工工艺方案的确定 (5)

3.1加工工艺方案的拟定 (5)

3.2加工工艺方案的确定 (5)

3.3重要工序的分析 (7)

3.4工序的阶段划分 (7)

3.4.1工序的划分 (7)

3.4.2工序的安排 (7)

4设备与工艺参数的选择及工艺文件的制定 (9)

4.1毛坯的选择 (9)

4.1.1毛坯的余量 (9)

4.1.2毛坯的技术要求及说明 (9)

4.2机床的选择 (9)

4.3刀具材料的选择 (9)

4.4冷却液的选择 (10)

4.5工艺参数的选择 (11)

4.5.1主轴转速的确定 (12)

4.5.2进给速度的确定 (13)

4.5.3切削时刀具材料应具备的性能 (15)

4.5.4背吃刀具的确定 (15)

4.6量具的选择 (15)

4.7制定工艺文件 (16)

4.8刀具卡 (17)

5钻削 14mm孔的钻模设计 (18)

5.1设计的准备 (19)

5.2方案设计 (19)

5.3确定装夹方案 (21)

5.3.1 工件的夹紧 (21)

5.3.2 斜楔夹紧机构 (25)

6夹具的零部件设计 (28)

6.1钻套的尺寸、公差、材料 (28)

6.2钻模板设计 (29)

6.3支脚设计 (29)

6.4钻模夹具的误差分析 (29)

6.5手柄的设计 (31)

6.6夹具体的设计 (31)

7夹具总体设计步骤 (33)

7.1尺寸确定与工艺要求的标注 (36)

7.2夹具构造特点及原理 (36)

7.3夹具装配图 (36)

结论 (37)

致谢 (38)

参考文献 (39)

附录 (40)

1 绪论

随着社会生产和科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，人们对机械产品的质量和生产率也提出了越来越高的要求。尤其是航天、军事、造船等领域所需要的零件，精度要求越来越高，形状也越来越复杂，这些零件用普通机床和通用夹具是难以加工的。

数控机床是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，或者说是装备了数控系统的机床。它是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备是数控技术与机床相结合的产物。

数控加工则是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制出以数码表示的程序，输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和刀具的相对运动，使之加工出合格工件的一种加工方法。在数控加工过程中，如果数控机床是硬件的话，数控工艺和数控程序就相当于软件，两者缺一不可。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善的一种应用技术。实现数控加工，编程是关键。编程前必须要做好必要的准备工作，编程后还要进行必要的善后处理工作。严格来说，数控编程也属于数控加工工艺的范畴。

对于一个零件的加工来说，首先进行工艺分析后，然后制定出工艺规程卡，也就是要按工艺规程顺序进行加工。加工中除了需要机床、刀具、量具之外，还需要机床夹具。它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，所以夹具设计是装配设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一。

机床夹具包括通用夹具，专用夹具，可调整夹具和成组夹具，组合夹具和随行夹具，本篇设计的主要是立式钻床在钻削摇臂零件 14mm孔的专用夹具，它是针对某一工件某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性强，没有通用性。产品相对稳定，批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产效率和加工精度，同时降低了劳动强度，提高了机床的适用范围。

机床夹具设计涉及到多个领域的知识，涉及最多的是机械设计，机械设计本身受到各方面的限制，在一定的限制中要求有最合理的设计思想，最合理的设计结果，达到人们所渴望的要求，满足生产的需要。设计要有创新还要易于实现，因此设计要从实际出发，围绕着实际的问题而进行。

2 零件工艺性分析

2.1零件的总体结构分析

从图2-1可以看出，摇臂是由铸铁经铣削、钻削等手段加工而成的零件。总体看来，整体的精度要求并不是很高，零件的表面粗糙度的要求也不是很高。

图2-1摇臂零件

2.2零件的形状以及尺寸分析

零件左边孔的尺寸为φ20H7，并且加工出半径为2mm 的倒角，和一个锥度为1：8的锥孔，表面粗糙度无特殊要求，零件右边有一个为φ31H7的一个通孔，是后续加工孔的一个定向位置公差（垂直度）的基准孔，距φ31H7孔02

.025.20-mm 处有一个垂直于φ31H7孔且公称尺寸为φ14mm 的孔，其表面粗糙度为6.3μm ，摇臂左右两端的前后平面、右端的左右两侧面及开口槽，都是该零件的加工内容，具体见图2-1所示。

2.3零件技术条件分析

2.3.1表面精度

总体看来摇臂的表面精度要求不是很高，整个零件的强度也不是很高。端面粗糙度是该零件要求最高的可达到3.2μm,φ14mm 的孔粗糙度为6.5μm ，其余表面的粗糙度都是12.5μm 。

2.3.2表面间的位置精度

在零件加工过程中φ31H7的孔中线为加工φ14mm 孔中线表面间的位置精度基准，与φ14mm 孔要保持一定的垂直度，垂直度误差不得超过0.15μm 。

2.4零件图尺寸标注分析以及基准的确定

2.4.1选择定位基准的原则

（1）尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。

（2）当零件的定位基准与设计基准不能重合，且加工面与其设计基准又不能在一次安装内同时加工时，应认真分析零件图纸，确定该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度。

（3）当在加工中心上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要考虑所选基准定位后，一次装夹能够完成全部关键精度部位的加工。

（4）定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容。

（5）若批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准（对刀后，工件坐标系原点与定位基准间的尺寸为定值）重合。

（6）必须多次安装时应遵循从基准统一原则。

2.4.2摇臂定位基准的选择

如零件图2-1尺寸标注所示，中心线为工序基准，将摇臂左边φ20H7的孔确定后，以后的工序中孔的位置，成型面的位置都是以大圆端面为工序基准确定的，而孔的深度，沿轴线的两切面等都是以轴线为设计基准的。以加工后工件的加工孔的定位尺寸为16±0.01mm 、0

2.025.20-mm ，被加工孔φ14mm 与φ20H7孔需要保持位置关系。

2.5零件的工艺性分析

零件中主要是孔的加工和平面的加工，通过以上对零件的分析，加工φ14mm和φ31H7孔时工件与夹具所产生的总重力超过了150N，宜采用摇臂钻床或立式钻床，由于该工件是中批量生产，则采用立式钻床；为提高生产效率，在加工平面φ20H7的倒角及锥孔时，普通机床难以实现，宜采用用数控铣床或加工中心进行铣削加工，并辅以专用夹具进行加工。